Цех обжига портландцемента (стр. 2 из 5)

Кюль выдвинул понятие об «идеальном» клинкере, характеризующемся высокой прочностью и состоящем только из таких высокоосновных соединений, как ЗСаО * SiO₂, ЗСаО * А1₂O₃ и 2СаOFе₂O₃. Отношения по массе между главными окислами в таком случае должны определяться по формуле

СаО = СН(2,8 * SiO₂+ 1,65 * А1₂O₃ + 0,7 Fе₂O₃).

В этой формуле Кюль ввел коэффициент СH, называемый «степенью насыщения» окисью кальция кислотных окислов. Позднее советские исследователи В. А. Кинд и В. Н. Юнг, принимая, что при обжиге клинкера в первую очередь образуются С₂S, СзА, С₄AF и СаSO₄ и лишь в последующем избыток окиси кальция начинает связываться с С₂S, давая С₃S, предложили свою формулу для оценки соотношения между главными окислами цементного клинкера:

КН =

Эта формула учитывает, что в клинкере может оказаться в несвязанном состоянии СаО, а также кремнезем. Коэффициент КН, называемый коэффициентом насыщения, показывает отношение количества окиси кальция в клинкере, фактически связанной с кремнеземом, к количеству ее, теоретически необходимому для немного связывания двуокиси кремния в трехкальциевый силикат.

При расчете сырьевых смесей пользуются упрощенной формулой коэффициента насыщения:

КН =

Портландцементный клинкер может иметь монадобластическую микроструктуру с четкой кристаллизацией алита и белита и равномерным распределением их в объеме клинкерных зерен. Клинкеры, характеризующиеся плохой кристаллизацией алита и белита и скоплениями полей нераскристаллизованных минералов, имеют микроструктуру, называемую гомеробластической. Из клинкеров монадобластической структуры при помоле получаются цементы более высокой активности (на 10 12 МПа) по сравнению с цементами из гомеробластических клинкеров даже при одинаковом химическом составе.

Характеристику клинкера по минералогическому составу устанавливают, определяя процентное содержание в нем основных клинкерных минералов: С₃S (алита), С₂S (белита), СзА и С₄AF – главных носителей вяжущих свойств портландцемента. Содержание их в клинкере можно определить экспериментальными методами (петрографическим, термографическим, рентгенографическим и др.), а также рассчитать по данным химического анализа. Современные экспериментальные способы дают более точные результаты, чем расчетный, однако последний достаточно широко используют для приближенного определения содержания в клинкере основных минералов.

Минералогический состав обычных портландцементных клинкеров колеблется в пределах:

С₃S = 45-60%; С₂S = 20 - 30%; СзА = 3 - 15%; С₄AF = 10 - 20%.

Характеристика выпускаемой продукции

Глубокое понимание свойств портландцемента и требований, предъявляемых к нему, а также проектирование и выбор клинкера определенного минералогического состава возможны только при знании процессов, протекающих при формировании цементного камня из цементного порошка.

Цемент, затворенный водой и перемешанный с ней, образует пластичное цементное тесто. Это тесто постепенно загустевает и переходит в камнеподобное состояние. Превращение порошка цемента в цементный камень с переходом через стадию образования пластичного цементного теста определяется физико-химическими процессами, происходящими между цементом и водой.

Клинкерные минералы, входящие в состав цементного зерна, и гипс, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения- гидраты.

Реакции между порошком цемента и водой протекают в такой последовательности.

Вскоре после затворения цемента жидкая фаза цементного теста из-за ограниченной растворимости клинкерных минералов превращается в насыщенный раствор.

Дальнейшая гидратация вызывает пересыщение раствора. Пересыщенные растворы в обычных условиях существовать не могут, из них начинает выпадать растворенное вещество в виде мельчайших частиц, в данном случае выпадают гидраты клинкерных минералов. Эти частицы обладают клеящей способностью, которая передается цементному тесту. В результате оно хорошо прилипает к различным телам и склеивает их.

Вследствие поглощения воды клинкерными минералами при их гидратации содержание свободной воды в цементном тесте уменьшается. Цементное тесто начинает загустеватъ (упрочняться), теряя клеящую способность и пластичные свойства.

Период, в течение которого цементное тесто приобретает некоторую прочность, называют временем схватывания. В зависимости от величины этой прочности различают начало и конец схватывания цементного теста. В конце схватывания оно представляет собой камнеподобное вещество.

Дальнейшее приобретение прочности цементным камнем вызывается кристаллизацией продуктов гидратации. Образующиеся при этом кристаллические сростки пронизывают цементный камень во всех направлениях и как бы армируют его, обеспечивая высокую прочность.

Скорость твердения цемента зависит от скорости растворения клинкерных минералов и скорости и характера кристаллизации продуктов гидратации.

Скорость растворения клинкерных минералов различна. Быстрее всех растворяется трехкальциевый алюминат, затем - четы-рехкалыщевый алюмоферрит и трехкальциевый силикат и значительно медленнее других - двухкальциевый силикат. Если учесть, что клинкер в основном состоит из силикатов кальция, то становится очевидным, что цементы с высоким содержанием трех-кальциевого силиката твердеют значительно быстрее цементов с высоким содержанием двухкальциевого силиката.

Скорость растворения цементного порошка и всех последующих процессов твердения цемента зависит также от тонкости помола цемента. Чем мельче зерна, тем большей оказывается их поверхность в одном и том же количестве цемента. А так как взаимодействие начинается с поверхности, то при более тонком помоле цемента ускоряется взаимодействие его с водой.

Твердение цемента вначале протекает сравнительно быстро, а затем все более и более замедляется. Происходит это в результате образования на поверхности цементных зерен плотных пленок гидратов. Эти пленки затрудняют доступ воды во внутренние "свежие" части зерна и тормозят дальнейшую гидратацию.

Области применения портландцемента.

Портландцемент широко применяют в производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций и изделий, в частности изготовляемых с использованием тепловлажностной обработки.

Описание технологического процесса обжига портландцемента.

Для обжига клинкера при мокром способе производства применяют только вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150-230 м и диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печей достигает 1000-3000т клинкера в сутки.

Барабан печи устанавливают с уклоном в 3-4°. Шлам подают с поднятой стороны печи - холодного конца, а топливо в виде газа, угольной пыли или мазута вдувают в печь с противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонного барабана находящиеся в нем материалы продвигаются по печи в сторону ее горячего конца. В области горения топлива развивается наиболее высокая температура: материала - до 1500° С, газов - до 1700° С, и завершаются химические реакции, приводящие к образованию клинкера.

Дымовые газы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая на пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура газа вдоль печи снижается с 1700 до 150-200° С.

Из лечи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом.

Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол в цементные мельницы.

2.Технологическая часть

2.1 Режим работы предприятия

Режим работы цеха является исходным данным для расчета технологического оборудования, потребности в сырье, состава рабочих.

Режим работы цеха характеризуется количеством рабочих дней в году, смен и их продолжительностью в часах. Третью смену целесообразно применять для ремонта оборудования.

Работа цеха помола предусматривается в две – три смены при непрерывной рабочей неделе и количестве рабочих дней в году 310 - 320 (коэффициент использования помольных установок равен 0,9).

Характеристика предприятия при круглосуточном режиме работы

Табл.2.1

Наименование передела	Неделя прерывная или непрерывная	Количество
		дней в год	смен в сутки	часов в году
1.шламовый бассейн	непрерывная	365	3	8760
2. обжиг	непрерывная	320	3	7680
3. дробление	непрерывная	320	2	5120
4.склад дробленного клинкера	непрерывная	365	3	8760

2.2 Определение производительности завода

При выполнении материальных расчетов по пределам надо учитывать возможность брака и производственные потери

- на складе сырья и транспортировке его в цех – 1%

- дроблении – 0,5%

- помоле – 1-1,5%

- транспортировке и хранении готовой продукции – 1%.

Производительность для каждого передела рассчитывается по формуле

φ= φ ₁/(1- b/100)

Где φ - производительность рассчитываемого передела,

φ₁- производительность передела, следующего за рассчитываемым

b - производительность потерь, %.

1. Производительность склада клинкера с учетом потерь при транспортировке – 0,5 %